PY/GCxGC/HRTOFMS에 의한 성형 니트릴 고무(NBR)의 첨가제 식별 및 분포 분석 [GC-TOFMS 응용 프로그램]
엠에스팁 No.289
개요
고분자 재료의 특성은 첨가물에 따라 달라집니다. 결과적으로 제품에 필요한 특성을 달성하기 위해 다양한 첨가제를 원료 폴리머 수지에 첨가할 수 있습니다. pyrolyzer 시스템(PY/GC/MS)과 결합된 GC/MS는 고분자 물질에 대한 일반적인 분석 방법으로 사용됩니다. 그러나 PY/GC/MS는 종종 첨가제 및 열분해 화합물의 크로마토그래피 분리가 불충분합니다. 때로는 크로마토그래피 분리가 좋지 않아 화합물 식별이 어려운 경우도 있습니다. 포괄적인 XNUMX차원 가스 크로마토그래피/고분해능 비행시간형 질량분석기(GCxGC/HRTOFMS)는 서로 다른 두 극성의 GC 컬럼에 의해 높은 크로마토그래피 분리가 가능하고 추정에 사용되는 정확한 질량 측정이 가능한 기술로 알려져 있습니다. 원소 구성. 이는 PY 시스템과 결합된 GCxGC/HRTOFMS가 기존의 PY/GC/MS 시스템보다 고분자 물질에 대한 보다 상세하고 정확한 정보를 얻을 수 있음을 의미합니다.
이 애플리케이션 노트에서 우리는 열분해(PY/GCxGC/HRTOFMS)와 함께 GCxGC/HRTOFMS를 사용하여 상업적으로 이용 가능한 성형 폴리머 내의 첨가제와 그 분포를 확인했습니다.
실험
NBR로 제작된 시중에서 판매되는 X-링 고무 밴드를 테스트 샘플로 측정에 적용했습니다. 0.5mm 두께로 절단된 X-링의 1mg 부분은 시료 전처리 없이 PY/GCxGC/HRTOFMS 시스템을 사용하여 직접 측정되었습니다. HRTOFMS로 JMS-T200GC "AccuTOF™ GCv 4G", GCxGC로 KT2006(ZOEX Corporation) 및 열분해기로 PY-2020iD(Frontier Laboratories Ltd.)를 사용하여 분석하였다. 각 장비별 측정 조건에 대한 자세한 내용은 표 1에 정리하였다.
표 1 측정 조건
| 악기 | JMS-T100GCV "AccuTOF™ GCv 4G" (㈜제올) KT2006 (GCxGC 모듈, ZOEX사) PY-2020iD(Frontier Laboratories Ltd.) |
|---|---|
| 열분해 조건 | |
| PY 온도 | 600 ° C |
| PY-GC-ITF 온도 | 350 ° C |
| GCxGC 조건 | |
| 입구 온도 | 350 ° C |
| 입구 모드 | 분할 모드(200:1) |
| 1st 단 | BPX-5(30m x 0.25mm, 필름 두께 0.25μm, Trajan SGE) |
| 2nd 단 | BPX-50(2m x 0.1mm, 막두께 0.1μm, Trajan SGE) |
| 오븐 온도 프로그램 | 50℃(3분) → 5℃/분 → 360℃(3분) |
| 캐리어 가스 흐름 | 1.33mL/min(He, 일정한 흐름) |
| 변조 기간 | 10초 |
| MS 조건 | |
| 이온화 모드 | EI(+): 70eV, 300μA, FI(+): -10kV, 카본 이미터 |
| 인터페이스 온도 | 300 ° C |
| 이온 소스 온도 | EI: 280°C, FI: 꺼짐 |
| 스펙트럼 기록 간격 | 50Hz(0.02초/스펙트럼) |
| m / z 범위 | 30 – 600 |
| 드리프트 보상 | m / z 207.0329(C7H21O4Si4) |
그림 1 x-ring에 대한 2D 맵(EI, TICC)
그림 2 x-ring에 대한 2D 맵(FI, TICC)
그림 3 EI 질량 스펙트럼
그림 4 FI 질량 스펙트럼
결과
EI와 FI를 사용한 샘플의 2D 총 이온 전류 크로마토그램(TICC) 맵은 각각 그림 1과 2에 나와 있습니다. 가로축은 끓는점 분리를 나타내고 세로축은 극성 크로마토그래피 분리를 나타냅니다. 각 2D 맵에서 [a], [b], [c] 및 [d] 영역의 질량 스펙트럼을 각각 그림 3과 그림 4에 표시했습니다. [a]에서 [d]까지의 영역에서 용출된 화합물을 첨가제로 지정하였다. [c]) 및 EI 스펙트럼의 NIST 라이브러리 검색을 사용하여 결과에서 diisooctyl phthalate(그림 3 [d]). 여기서 주의할 점은 단일 GC 컬럼을 사용할 경우 NBR 열분해 화합물과 완전히 함께 용출되기 때문에 benzothiazole의 동정이 매우 어렵다는 점이다. 이 상황을 더욱 복잡하게 만드는 것은 이 화합물의 풍부도가 간섭하는 열 분해 생성물에 비해 매우 낮다는 것입니다. 그러나 벤조티아졸은 두 번째 컬럼(GCxGC 조건)을 추가하여 크로마토그래피로 쉽게 분리되었습니다. diisooctyl phthalate의 EI 스펙트럼은 조각 이온만을 보여주었다(그림 3[d]). 한편, FI 스펙트럼은 분자 이온의 원소 조성을 추정할 수 있는 상대적으로 높은 강도의 분자 이온을 나타내었다(도 3[d]). 구성 결과는 EI의 라이브러리 검색 결과와 일치했습니다. 또한, EI에 의한 조각 이온의 원소 조성 추정 결과도 분자 이온의 할당된 조성과 일치했습니다.
결론
폴리머 물질의 벤조티아졸과 같은 첨가제는 GCxGC 기술에 의해 크로마토그래피로 쉽게 분리되었습니다. EI 질량 스펙트럼의 라이브러리 검색 검증과 FI 질량 스펙트럼에 의한 분자 이온의 원소 조성 추정은 첨가제의 정성적 식별에 효과적이었다. PY/GCxGC/HRTOFMS에 의해 폴리머 재료의 첨가제에 대한 신뢰할 수 있는 정성 분석이 확인되었습니다.
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